Шидловский. Основы пиротехники

Зазоры между лопастями и стенками чаши смесителя, оказывающие немалое влияние на потребляемую при смешивании мощность, принимают равными 1—5 мм (в зависимости от размеров смесителя).

Чтобы исключить выбрасывание компонентов из зоны смешивания, угловую скорость движения лопастей относительно чаши принимают равной

Важно при расчете вновь конструируемого смесителя установить величину ДУ, которая будет потребляться при смешивании того или иного конкретного состава. Для смесителей с вертикальным расположением лопастей ее определяют по формуле

^N=K^N,

где К—коэффициент моделирования;

^N — мощность, потребляемая смесителем, принятым за эталон. Таким смесителем может быть любой лабораторный смеситель с емкостью чаши 1—2 л.

Коэффициент моделирования К зависит от величины зазора между лопастями и стенками чаши, угловой скорости движения лопастей, расстояния осей вращения лопастей от оси чаши, ширины лопастей и их числа, количества жидкой составляющей в составе и ее вязкости, а также количества состава.

Зависимость &N от количества состава в чаше смесителя определяется по формуле

где Q — количество состава;

т - коэффициент, зависящий от среднего размера твердых частиц в смеси-K- =/(a lg V). W K= f(a l g y) Y — насыпной вес;

K=F(lga), где а—угол естественного откоса готового состава.

Рис. 22.4. Кинематическая схема двухлопастного смесителя:

/—станина; 2—вал; 3—колонна; 4, 13— лопасти; 5—

чаша- 6, 8, II, 12, 13, 14. 15, 17, 18, 27, 31, 32, 34—

зубчатые колеса, 7—корпус редуктора; 9—траверса; /О —сальник; 16— колпак упорный; 20— траверса подвижная; 21—шток; 22—штанга для конечных выключателей; 23—конечный выключатель; 24, 25— электромагниты; 26—электродвигатель: 28—гайка маточная; 29—муфта; 30—пружина; 33—редуктор червячный

261

Так как операция смешивания пиротехнических составов является пожаро и взрывобезопасной, смесители устанавливают в бронекабинах, двери которых оборудованы надежно действующими ручными запорами.

Экспериментально установлено, что при введении жидкой составляющей процесс смешивания резко замедляется и возрастает мощность AN. Провялка составов (предварительное удаление из них жидкой составляющей до содержания ее 1,2—1,3%) в большинстве случаев осуществляется непосредственно в смесителях с открытыми люками в упорном колпаке при подаче в смеситель подогретого до 60—70°С воздуха.

Рис. 22.5. Размеры чаши смесителя .

Составы, не содержащие жидкой составляющей, смешивают в безлопастных смесителях типа эксцентрически вращающейся бочки.

При эксплуатации смесителей должны соблюдаться следующие меры предосторожности:

1.Процесс смешивания. Расположение лопастей в двух-НИЯ И выгрузки состава лопастном смесителе и их основные раз-из смесителя производят меры при закрытой двери кабины.

2.Управление работой смесителей осуществляется дистанционно.

3.В кабине поддерживается чистота.

4.Оборудование после каждого цикла омешивания очищается от остатков состава и от возможной запыленности компонентами.

Грануляция составов. Эта операция заключается в протирании составов через металлическую сетку с размером ячеек 0,9—1,8 мм и может быть механизирована. В процессе грануляции составу придается сыпучесть и более равномерная зернистость, при которой возможна его объемная дозировка перед прессованием. Применяются различные типы грануляторов, отличающихся друг от друга размерами и конструкцией протирающих устройств.

Грануляторы, так же как и смесители, устанавливают в бронекабинах, при их эксплуатации соблюдаются те же меры предосторожности, которые были перечислены выше в отношении смесителей.

Целесообразно операцию смешивания и последующего гранулирования состава осуществлять в одном агрегате. Однако пока такого рода агрегаты широкого распространения не получили.

Сушка составов. Она осуществляется в обособленных, обвалованных помещениях на стеллажах и в сушильных шкафах. Так как сушке обычно подвергаются значительные количества составов, сушилки одновременно выполняют и роль хранилищ составов перед дальнейшим их использованием.

262

Сушка проводится на протяжении нескольких часов при 30— 45° С. При сушке из состава испаряется растворитель, введенный в него при заливке лаковой составляющей в 'процессе смешивания.

Остаточное содержание растворителей и влаги в составах не должно превышать 0,65% (определяется путем анализа проб).

Пиротехнические составы, содержащие лолимеризирующиеся связующие .(каучуки, эпоксидные смолы и т. д.), выдерживаются до 24 ч .при 75—80° С в специальных камерах для полимеризации. В настоящее время ведутся работы то интенсификации процесса сушки составов путем применения вакуума и сушки в «кипящем» слое.

В тех случаях, когда при сушке составов на их поверхности образуется корочка, разрушают ее в изолированном от сушилки помещении, как .правило, вручную (за защитным стальным щитом).

§ 3.УПЛОТНЕНИЕ СОСТАВОВ

Уплотнение и формование составов можно производить прессованием, шнекованием, заливкой, а в некоторых случаях и набивкой вручную.

В фотобомбах степень уплотнения состава должна быть незначительной. Это достигается путем виброуплотнения фотосмеси непосредственно в корпусе бомбы.

При снаряжении шнекованием рабочим инструментом является архимедов винт, называемый в данном случае шнек-винтом. Шнеквинт служит здесь одновременно и для подачи составов в оболочку изделий и для их уплотнения внутри этой оболочки.

Уплотнение составов достигается путем приложения извне к снаряжаемым изделиям (со стороны, противоположной той, откуда винтом подается состав) постоянного по величине усилия, препятствующего до определенного предела отходу изделия от шнек-винта во время работы последнего [JOO].

Шнекование является производительным способом снаряжения. Однако его применение в пиротехническом производстве затруднительно ввиду чувствительности составов к механическим воздействиям. Мешает шнекованию и то обстоятельство, что многие составы не обладают в достаточной мере той степенью пластичности, которая требуется при этом методе снаряжения.

Менее чувствительными к механическим импульсам и достаточно пластичными являются некоторые составы маскирующих дымов, содержащие технический антрацен; для них снаряжение способом шнекования допустимо.

Снаряжение способом заливки используется при работе с желтым фосфором, его сплавами и растворами. Зажигательные боеприпасы с жидкими, загущенными или отвержденными горючими (ТГ и др.) также снаряжаются методом заливки.

За последние годы снаряжение способом заливки используется для смесевых порохов, содержащих в себе не менее 20% органических веществ.

Но при работе с другими видами пиротехнических составов этот способ не всегда приемлем из-за 'высокой температуры плавления основных компонентов — неорганических окислителей и металлических горючих.

Содержание легкоплавких компонентов (имеющих температуру плавления ниже 120— 150° С) в составах, где имеется окислитель, обычно не превышает 10—15%; поэтому в большинстве случаев не представляется возможным применить тот прием взмучивания

263

высокоплавящихся компонентов в жидком расплаве, который применяется, например, при снаряжении заливкой высокопроцентных амматолов (60/40).

Наибольшая часть пиротехнических изделий (звездки, факела, шашки, заряды) уплотняется методом холодного прессования на гидравлических или механических прессах *. Изделиям при этом в подавляющем числе случаев придается цилиндрическая форма (с центральным каналом или без него).

Состав прессуют непосредственно в корпус или в оболочку (металлическую или бумажную); запрессованный элемент поступает на участок сборки.

Удельное давление прессования подбирается опытным путем. Чаще всего его принимают равным 1000—1200 кгс/см2 (100— 120 МН/м2). В отдельных случаях это давление повышают. Для обеспечения нормального действия трассеров их прессуют под давлением до 8 тыс. кгс/см2 (800 МН/м2).

Осветительные и сигнальные звездки прессуют под давлением 2000—3000 кгс/см2 ,(200— 300 МН/м2). Для получения более равномерной плотности составы во многих случаях прессуют в несколько запрессовок (до 20).

Для лучшего сцепления отдельных запрессовок друг с другом прессующей поверхности пуансонов придают кольцевые или прямоугольные рифления необходимой глубины.

Прессование может быть одиночным или групповым. При этом в простейшем случае используют пресс-инструмент, состоящий из матрицы, пуансона и поддона. Мелкие изделия (диаметром до 30 MM) выталкиваются из пресс-формы прессующим пуансоном, при этом поддон заменяется пустотелым стаканом, в который отпрессованное изделие может свободно проваливаться. Усилие выталкивания составляет обычно 40 и менее процентов от усилия прессования.

' Прессование при повышенной температуре (60—100° С), возможно, несколько способствовало бы улучшению качества снаряжения, но такой способ работы опасен, так как при повышении температуры резко увеличивается чувствительность составов к удару и трению.

При прессовании изделий диаметром 100—350 мм в несколько запрессовок всякий раз после засыпки очередной порции состава приходится производить его разравнивание для обеспечения равномерной плотности запрессовки.

При прессовании крупногабаритных изделий целесообразно применение таблеточного метода формования, т. е. окончательное прессование изделий проводить, используя таблетки, сформованные предварительно под давлением 300—400 ,кгс/см2 (30—40 МН/м2). При использовании этого метода формования создаются благоприятные условия для механизации процесса крупногабаритных изделий.

Для крупногабаритных изделий применяется секционный инструмент. При прессовании его секции стянуты обжимным кожухом, который после окончания прессования снимается, секции раскрываются и готовое изделие извлекается из пресс-формы. Все эти операции могут быть механизированы.

При групповом методе прессования применяют компенсаторы, позволяющие приложить ко всем прессуемым изделиям одно и то же давление и тем самым обеспечить одинаковую их плотность.

Гидропрессовое оборудование. В зависимости от размеров формуемых изделий используют различные виды гидравлических прессов.

264

Подавляющее большинство из них оборудованы индивидуальным гидроприводам. Прессование осуществляется при подъеме нижней траверсы по 4 (или 2) колоннам. Опускание прессующей траверсы осуществляется с помощью ретурных (возвратных) цилиндров.

Для регулирования межпрессового пространства верхняя упорная траверса снабжена электроприводом для ее перемещения.

В отдельных случаях операция подачи пресс-формы, устанавливаемой на тележке, под пресс (и вывоз ее) механизирована. Дозирующие устройства для засыпки состава в матрицу вследствие их несовершенства распространения не получили.

Достоинство гидравлических прессов — возможность обеспечения в них при прессовании любой выдержки под давлением, а также большого хода прессующей траверсы.

Механические прессы. Парк механических прессов многообразен. Они применяются в основном для прессования мелких изделий (типа таблеток), когда выдержка при прессовании необязательна. Таблетировочные машины снабжены дозаторами объемного типа, что позволяет автоматизировать их работу. По своему устройству они аналогичны машинам, получившим широкое распростарнение в фармацевтической промышленности, и отличаются от последних лишь применением соответствующих металлов для пар трущихся элементов (с целью исключения искрообразования) и более надежными защитными устройствами (и ограждениями), облегчающими чистку машин от пыли пиротехнических составов.

Из литературных источников известно, что в порошковой металлургии получили распространение новые способы ; формования изделий. Наибольший интерес для пиротехнической промышленности представляют вибропрессование и изостатическое прессование, применение которых могло бы дать большую эффективность и обеспечить высокое качество запрессованных такими методами изделий.

§ 4. СНАРЯЖЕНИЕ И СБОРКА ИЗДЕЛИЙ

При снаряжении и сборке изделий выполняются следующие операции: а) подготовка деталей и узлов к снаряжению; б) сборка деталей и узлов;

в) окончательная отделка изделий (окраска, лакировка, маркировка); г) проверка качества собранной продукции; д) укупорка.

Подготовка деталей и узлов к снаряжению. Корпуса, детали и другие элементы пиротехнических изделий, скомплектованные в партии, привозятся в сборочные мастерские. При удалении предохранительной смазки детали обрабатывают растворами щелочей или органическими растворителями. Необходимо также удалить ржавчину с деталей.

Сборку изделий производят в специальных мастерских на конвейерах или на-отдельных столах (при выпуске изделий малой серией). Во всех сборочных мастерских имеются кабины, изолированные от общего сборочного зала, в которых выполняются пожаро- и взрывоопасные сборочные операции (например, насыпка пороха в мешочек вышибного

265

заряда, проверка у электровоспламенителей величины сопротивления и целостности мостика и т. д.).

Сборка изделий включает такие операции, как вставку звездок, замедлителей, парашютов, прокладок, пыжей и других деталей, их досылку, а также насыпку запрессованных пиротехнических таблеток в корпуса изделий.

Значительная часть этих операций выполняется с применением специальных станков и приспособлений (капсюлировочные полуавтоматы, масляные прессы для вставки пыжей и прокладок, винтовые прессы для досылки парашютов, закаточные станки и др.).

При сборке изделий, выпускаемых в больших количествах, применяются полуавтоматические линии.

Для контроля геометрических размеров и веса элементов, поступающих на сборку, за последние годы нашли применение различного рода автоматы, значительно повышающие производительность труда и .качество выпускаемой продукции.

Некоторые изделия укупориваются в металлические банки, закатка которых производится на станках, используемых в консервной промышленности.

Часть мелких пиротехнических изделий укупоривается в полиэтиленовые чехлы, сварка и проверка на герметичность которых осуществляется с помощью специальных приспособлений и станков.

Изготовление корпусных деталей, бумажных оболочек и укупорки. Часть корпусных деталей изготовляется непосредственно на пиротехнических предприятиях. Транспортировка со стороны оболочек и корпусов, занимающих большой объем при малом весе, нерациональна. В связи с этим на пиротехнических заводах эксплуатируется значительное количество оборудования для вытяжки металлических оболочек, сварки, гальванических покрытий, окраски и прессования пластмассовых деталей (которые находят широкое применение в пиротехнических изделиях).

В пиротехнических изделиях при их сборке применяются различного рода прокладки из бумаги, картона, полиэтилена, алюминиевой фольги, скатанные на .клею 'бумажные оболочки обтюраторы и т. д. Широкое применение находит бумага (и изделия из нее) для изготовления элементов укупорки. Все это изготовляется на пиротехнических предприятиях в картонажных мастерских.

При изготовлении больших количеств бумажных трубок на клею применяют автоматы для катки трубок типа АВТ завода «Полиграфмаш». В случаях, когда необходимо получить бумажные трубки повышенной точности по наружному диаметру, их калибруют (проталкивая тем или иным способам сквозь стальное калиброванное кольцо). Часть трубок пропитывают парафином в специальных установках.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1 Теплота образования оксидов, фторидов, хлоридов и сульфидов некоторых элементов

Теплота образования, ккал

266

Продолжение

267

Приложение 2

Кривые дифференциально-термического анализа (ДТА) для магния, нитрата натрия и их смесей (22/78 и 60/40)

Приложение 3 Теплота горения двойных смесей с нитратами

268

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Аксенов М. Я., Вернидуб И. И. и др. Получение льдообразующего аэрозоля с помощью пиросоставов. Труды Центральной Аэрологической обсерватории, 196Й, вып. 44, с. 63.

2.А к у н о в В. И. Струйные мельницы. М., Машгиз, 1962.

3.А л е м а с о в Б. Е., Д р е г а л и н А. Ф., Т и ш и н А. П. Теория ракетных двигателей. М., «Машиностроение», 1969.

4.Андреев К. К. Термическое разложение и горение ВВ. М., «Наука», 1966, 2-е изд.

б. А н д р е е в К. К., Б е л я е в А. Ф. Теория взрывчатых веществ. М., Оборонгиз, I960.

6.Андреев К. К. Об основных причинах различия между инициирующими и вторичными 'ВВ. ДАН СССР, .1992, Т. .Ж, вып. 2, с. 410.

7.Б а р р е р М., Жоммот А. и др. Ракетные двигатели. М., Оборонгиз, 1962.

8.Б а х м а н Н. Н., Б е л я е в А. Ф. Горение гетерогенных конденсированных систем. М., «Наука», 1967..

9.Б е л я е в А. Ф., Ц ы г а н о в С. А. Горение конденсированных смесей с нелетучими и неразлагающимися горючими. ДАН ССОР, 1962, Т. 146, вып. 2, стр. 363. »

10.Б е л я е в А. Ф. и др. Особенности горения порошкообразного алю-мания. — «Физика горения и взрыва», 1969, Т. 5, вып. 2, с. 20(7.

11.Беляев А. Ф. Горение, детонация и работа взрыва конденсированных систем. М., «Наука», 1968. ч мгг

12.Блюменталь У. Д. Химия циркония. Перев. с англ. М., ИЛ, 1963

13.Бондарю к М.М., ИльяшенкоС.М. Прямоточные воздушно-реактивные двигатели. М., Оборонгиз, 1958. V .

14.Б р а у э р. Пиротехнические устройства для космических аппаратов— «Вопросы ракетной техники», 1,969, вып. .10, с. 47.

15 Б рейтер А. Л., К а ш п о р о в Л. Я. и др. Горение одиночных частиц алюминиевомагниевых сплавов. —«Физика горения и взрыва», ¦1У/1, 1. /,

вып. 2, с. 222. „ ^, 1

16.Бубнов П. Ф., Сухов И. П. Средства инициирования. М., Обо-рон

17.Б у д н и к о в М. А., Б ы с т р о в И. В. и др. Взрывчатые вещества и пороха. М., Оборонгиз, 1955.

18.Ван-Везер Д. Р. Фосфор н его соединения. М., ИЛ, 1962.

19 Васильев А. В., Г о р б у н о в В. В. и др. О горении смесей сульфатов металлов с магнием или алюминием.—«Физика горения и взрыва», 197l, Т. 7, вып. ,1, стр. 150.

20. В е и ц е р Ю. М., Л у ч и н с к и и Г. П. Маскирующие дымы. М., Химиздат, 1947.

269

21 Вернидуб И. И., Ж и х а р е в А. С., С у л а к в е л и д зе Г. К. и др. Исследование льдообразующих свойств йодистого свинца.—«Известия АН СССР. Серия геофизическая». 1962, № 9, стр. Г286.

22.Володина Н. А. и др. - Исследование горения смесей хлората калия с идитолом и каталитическими добавками. ЖПХ, ¦1996, Т. 39, вып. 4,

23.Вспомогательные системы ракетно-космической техники. Перев. с англ. Под ред. И. В. Тишунина. М., «Мир», 1970. " ~"

24.Гайворонский И. И., Серегин Ю. А. О введении реагентов в облака при воздействии на градовые процессы — «Труды Центрально!! Аэрологической обсерватории», 1966, вып. 65, с. 48.

25 Гаррисон П. Сжигание титана и циркония. — В кн. Вопросы горения. Материалы VI и VII симпозиумов по горению. М., Металлургиздат, 1963.

26. Гетерогенное горение. Сб. статей. Перев. с англ. Под ред. В. А. Ильинского и И. Н. Садовского. М., «Мир», 1967.

27 Г о д ж е л л о М Г. Взрывы промышленных пылеи и их предупреждение. М., Пзд-во МКХ РСФСР, 1952.

28.Гольбиндер А. И. Лабораторные работы по теории ВВ. М„ Госвузиздат, 1963.

29.Г'о р б у н о в В. В., Васильев А. В., Ш и д л о в_с к н и А. А. О горении смесей порошков высококалорийных металлов с водой.— «Известия вузов. Химия и химическая технология», 1969, Т. 1'2, вып. 9, стр. ,1)171; 1970, Т. 13, вып. 3, с. 31118.

30.Горбунов В. В. и др. Способность к горению смесей порошков высококалорийных металлов с органическими веществами формулы СхНуОг.— «Физика горения и взрыва», -1968, Т. 4, вып. 2, с. 11Й2.

31.Гороховский Ю. Н., Баранова В. П. Свойства черно-белых фотографических пленок. М., «Наука», 1970.

32.ГорьковВ.А., КурбангалинаР.Х. Детонационная способность перхлората аммония.

— «Физика горения и взрыва», L966, Т. ,2„ вып. 2, тр. 21. п v

33. Грин X., Лейн В., Аэрозоли — пыли, дымы и туманы. Л., «Химия», 1969.

34 Д е м и д о в П. Г. Горение и свойства горючих веществ. М., Изд-во МКХ РСФСР, 1961.

35.Джонс В. Д. Основы порошковой металлургии. М„ «Мир», 1964.

36.Дубровин А. С. и др. Влияние плотности алюминотермических составов на их горение.

— «Физика горения и взрыва», 1970, Т. 6, яып. 1, с. 84.

37.Е в д о к и м о в В. В., Б а х м а н Н. Н. Влияние сажи и окиси железа на богатый предел горения конденсированных смесей.— «Физика горения и взрыва», I960, Т. б, вып. 4, с. 585.

38.Зайцев Г. С., Кузнецов А. Я. Дымовые средства и дымообразующие вещества. М., Воениздат, 1961.

39.Исследование внутрикамерных процессов в РПДТТ.—«Вопросы ракетной техники», 1969, вып. 5, с. 37—57.

270